(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を伝搬する一の導波管と、前記マイクロ波を用いて所定の処理を行う二以上の処理室とを備え、
各前記処理室が、前記一の導波管から前記マイクロ波を導入する導入口を有し、
この導入口が、前記一の導波管の終端部に二以上形成された
ことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項２】
マイクロ波を伝搬する導波管と、前記マイクロ波を受ける処理器とを備え、
この処理器が、
前記マイクロ波を用いて所定の処理を行う二以上の処理室と、
前記一の導波管から前記マイクロ波を受け入れる受入口と、
この受入口から各前記処理室へ前記マイクロ波を伝搬する中継路とを有し、
各前記処理室が、前記中継路から前記マイクロ波を導入する導入口を有し、
この導入口が、前記中継路における前記マイクロ波の伝搬方向の終端部に二以上形成された
ことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記二以上の導入口が、いずれも同一形状で形成されるとともに、前記導波管の径方向断面の中心を通る垂直面を対称面としてそれぞれ形成された
ことを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項４】
隣り合う前記導入口が、離間して又は接して形成された
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記二以上の処理室が、いずれも同一形状で形成されるとともに、前記導波管の径方向断面の中心を通る垂直面を対称面としてそれぞれ配置された
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項６】
隣り合う前記処理室が、相互に離間して配置された
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項７】
隣り合う前記処理室が、相互に接して又は一部重なって配置された
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項８】
隣り合う前記処理室を連通する連通部を有した
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項９】
隣り合う前記処理室の間に仕切板を設けた
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記仕切板が、マイクロ波を透過しない材料で形成された
ことを特徴とする請求項９記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記仕切板が、一又は二以上の孔を有した
ことを特徴とする請求項９又は１０記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記導波管又は前記中継路の少なくとも一方の内部に真空隔壁を設けた
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記処理室の内部の空気を吸入して真空にする真空ポンプを有し、
この真空ポンプが、一つの処理室に接続された
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体形状容器に化学蒸着膜を形成するマイクロ波プラズマ処理装置に関し、特に、一つのマイクロ波発振器により同時に複数の容器に対して成膜処理を行うマイクロ波プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学蒸着法（ＣＶＤ）は、常温では反応の起こらない処理用ガスを用いて、高温雰囲気での気相成長により、処理対象物の表面に反応生成物を膜状に析出させる技術であり、半導体の製造、金属やセラミックの表面改質等に広く採用されている。
最近では、ＣＶＤでも低圧プラズマＣＶＤとしてプラスチック容器の表面改質、特に、ガスバリア性の向上にも応用されている。【０００３】
プラズマＣＶＤは、プラズマを利用して薄膜成長を行うものであり、基本的には、減圧下において処理用ガスを含むガスを高電界の電気的エネルギーで放電させることにより、解離、結合して生成した物質を、気相中又は処理対象物上で化学反応させることによって、処理対象物上に堆積させる方法である。
プラズマ状態は、グロー放電、コロナ放電、アーク放電などによって実現されるものであり、たとえば、グロー放電の方式としては、直流グロー放電を利用する方法、高周波グロー放電を利用する方法（高周波プラズマＣＶＤ）、マイクロ波放電を利用する方法（マイクロ波プラズマＣＶＤ）などが知られている。【０００４】
マイクロ波プラズマＣＶＤは、一般に、マイクロ波発振器と、マイクロ波処理器と、これらを接続する導波管で構成される。
マイクロ波発振器で出力されたマイクロ波は、導波管内を伝搬してマイクロ波処理器へ送られる。そして、このマイクロ波処理器内で薄膜形成などの所定の処理が行われる。【０００５】
ところで、生産効率を高めるために、二つの容器に対して同時に薄膜形成を行う場合、図１４に示すように、マイクロ波発振器１２０や導波管１３０、処理室１４４などをそれぞれ二つずつ備えていた。
ところが、これでは容器の数に比例してマイクロ波発振器１２０等の数を増やさなければならないため、設備サイズやコスト負担が増大するという問題があった。【０００６】
そこで、この問題を解決するために、次のような技術が提案されている。
すなわち、一つのマイクロ波発振器から出力されたマイクロ波を、二股の分岐構造を有する導波管で二方向に分岐し、各分岐先の処理器へマイクロ波を供給する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
この技術によれば、一つのマイクロ波発振器によって、各処理器に収納された処理対象物のそれぞれに対し同時に成膜処理を行うことができる。このため、設備サイズを小さくでき、コスト負担を軽減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００４−５３８３６７号公報
【発明の概要】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術においては、次のような問題があった。
例えば、分岐導波管は、分岐箇所でマイクロ波のロスが生じていた。このため、マイクロ波の伝導効率が悪くなっていた。
【０００９】
また、分岐導波管は、伝導経路が分岐点から二方向に分かれるため、直管導波管に比べて設備サイズが大きくなっていた。
さらに、分岐導波管は、直管導波管に比べて構造が複雑になるため、コスト高となっていた。
【００１０】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであり、設備サイズの小型化及び設備コストの低廉を可能とするとともに、伝導効率の高い状態でマイクロ波を処理器に供給でき、かつ、複数の処理対象物に対して同時に成膜処理を行なうことができるマイクロ波プラズマ処理装置の提供を目的とする。
【００１１】
この目的を達成するため、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置は、マイクロ波を伝搬する一の導波管と、マイクロ波を用いて所定の処理を行う二以上の処理室とを備え、各処理室が、導波管からマイクロ波を導入する導入口を有し、この導入口が、導波管の終端部に二以上形成された構成としてある。
【００１２】
また、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置は、マイクロ波を伝搬する導波管と、マイクロ波を受ける処理器とを備え、この処理器が、マイクロ波を用いて所定の処理を行う二以上の処理室と、導波管からマイクロ波を受け入れる受入口と、この受入口から各処理室へマイクロ波を伝搬する中継路とを有し、各処理室が、中継路からマイクロ波を導入する導入口を有し、この導入口が、中継路におけるマイクロ波の伝搬方向の終端部に二以上形成された構成としてある。
【００１３】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によれば、一本の導波管から複数の処理室へマイクロ波を供給することができる。このため、複数の処理室のそれぞれに専用の導波管やマイクロ波発振器を取り付ける構成に比べて、部品数を削減でき、装置構成の簡略化および装置コストの低減を図ることができる。
また、導波管は、分岐型ではなく直管型が使用可能なことから、設備サイズを小さくでき、しかも、設備コストを抑えることができる。
【００１４】
さらに、導波管に分岐部分や曲がり部分がないことから、マイクロ波のロスを無くすことができる。
加えて、処理室を複数設けたことから、複数の容器に対して同時に成膜処理を行うことができる。これにより、生産能力の向上とコーティングコストの削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態におけるマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す要部截断上面図である。
【図２】マイクロ波処理室の構成を示す斜視図である。
【図３】二つの処理室が離間した状態の配置例を示す模式図である。
【図４】二つの処理室が接触した状態の配置例を示す模式図である。
【図５】二つの処理室が重なった状態の配置例を示す模式図である。
【図６】二つの処理室が接触している場合又は重なっている場合の各処理室間の構造を示す模式図である。
【図７】仕切板の構造を示す正面図である。
【図８】第一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置に備えられた二つの処理室における電界強度分布を示す変移図である。
【図９】処理室が一つの場合の当該処理室における電界強度分布を示す変移図である。
【図１０】膜厚分布の測定結果を示す折れ線グラフである。
【図１１】酸素透過量の測定結果を示す棒グラフである。
【図１２】本発明の第二実施形態におけるマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す要部截断上面図である。
【図１３】本発明の第三実施形態におけるマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す要部截断上面図である。
【図１４】関連するマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
［第一実施形態］
まず、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の第一実施形態について、図１、図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す要部截断上面図である。図２は、マイクロ波処理器の構成を示す斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、マイクロ波プラズマ処理装置１ａは、マイクロ波電源１０と、マイクロ波発振器２０と、導波管３０ａと、マイクロ波処理器４０ａと、真空ポンプ５０とを備えている。
ここで、マイクロ波電源１０は、マイクロ波発振器２０に電力を供給する。
マイクロ波発振器２０は、マイクロ波電源１０から電力を受けてマイクロ波を生成し出力する。本実施形態において、マイクロ波発振器２０は、一台のみ備えられている。
なお、これらマイクロ波電源１０及びマイクロ波発振器２０は、従来公知の任意好適なマイクロ波電源及びマイクロ波発振器を用いることができる。
【００１９】
導波管３０ａは、マイクロ波発振器２０から出力されたマイクロ波をマイクロ波処理器４０ａへ伝搬する。
この導波管３０ａは、直管型を用いている。つまり、導波管３０ａには、分岐部分（Ｔ分岐，Ｙ分岐等）や曲がり部分（ベンド）が存在しない。これにより、マイクロ波エネルギーのロスを小さくすることができる。
なお、導波管３０ａは、断面が矩形であってもよく、また、円形であってもよい。
また、導波管３０ａには、アイソレータ３１や整合器３２などを備えることができる。
【００２０】
マイクロ波処理器４０ａは、図１、図２に示すように、筐体４１と、この筐体４１に形成した受入口４２と、中継路４３ａと、複数（本実施形態においては、二つ）の処理室４４（４４−１，４４−２）とを有している。
筐体４１は、マイクロ波を遮断する材料で形成された肉厚の容器である。
受入口４２には導波管３０ａが接続されており、導波管３０ａから筐体４１にマイクロ波を受け入れる。
【００２１】
中継路４３ａは、受入口４２で受け入れられたマイクロ波を処理室４４へ伝搬する経路である。
この中継路４３ａの内部では、導波管３０ａからのマイクロ波が、各処理室４４へ分かれて伝搬する。
【００２２】
この中継路４３ａの内部であって受入口４２の近傍には、真空隔壁４５が設けられている。
真空隔壁４５は、処理室４４が真空状態（減圧状態）になった場合に、この真空状態が導波管３０ａやマイクロ波発振器２０まで及ばないように防御する隔壁である。
また、真空隔壁４５は、処理室４４の真空状態を維持しつつ、導波管３０ａを伝搬してきたマイクロ波を処理室４４へ送る。
このため、真空隔壁４５は、導波管３０ａと処理室４４との差圧に耐えられる機械特性を有し、且つマイクロ波エネルギー損失の少ない低誘電材料で形成することが好ましい。具体的には、例えば、石英ガラス、アルミナ、フッ素樹脂（テフロン（登録商標））などで形成することができる。
【００２３】
処理室（コーティング室）４４は、中継路４３ａから送られてきたマイクロ波を用いて、所定の処理を行うための空間である。
所定の処理には、例えば、成膜処理やエッチング処理などがある。
処理室４４は、円筒形状に形成されることが好ましい。円筒形状に形成することで半同軸型共振系となり、ガスノズル６０及びこの周囲に電界が集中し、安定したプラズマ発光が可能となる。
【００２４】
処理室４４は、筐体４１に複数（本実施形態においては、二つ）形成されている。
二つの処理室４４（第一処理室４４−１、第二処理室４４−２）は、それぞれ同じ円筒形状に形成されている。
【００２５】
各処理室４４には、中継路４３ａから送られてきたマイクロ波を受け入れるための導入口（マイクロ波導入口）４６が設けられている。
そして、第一処理室４４−１の導入口（第一導入口）４６−１と、第二処理室４４−２の導入口（第二導入口）４６−２は、中継路４３ａにおけるマイクロ波の伝搬方向の終端部（中継路終端部）４７にそれぞれ配設されている。
【００２６】
これら処理室４４及び導入口４６の配置例を、図３（i-1）〜（i-3）、図４（ii-1）〜（ii-3）、図５（iii-1）〜（iii-3）に示す。
図３（i-1）〜（i-3）は、二つの処理室４４（導入口４６）が互いに離間した位置に配設された場合の例を示す。図４（ii-1）〜（ii-3）は、二つの処理室４４（導入口４６）が互いに接した位置に配設された場合の例を示す。図５（iii-1）〜（iii-3）は、二つの処理室４４が一部重なった位置に配設された場合（導入口４６については、互いに接した位置に配設された場合）の例を示す。
【００２７】
互いに離間した位置の配置例としては、例えば、図３（i-1）〜（i-3）に示すように、各処理室４４が中継路終端部４７の一部に重なるとともに、二つの処理室４４の径方向断面の中心Ｏを含む面が中継路４３ａの終端面Ｓを含むもの（同図（i-1））、各処理室４４が中継路終端部４７に少しだけ重なっているもの（同図（i-2））、各処理室４４が中継路終端部４７に重なりつつ中継路４３ａの側面４３１に多く重なっているもの（同図（i-3））などがある。
【００２８】
互いに接した位置の配置例としては、例えば、図４（ii-1）〜（ii-3）に示すように、各処理室４４が中継路終端部４７の一部に重なるとともに、二つの処理室４４の径方向断面の中心Ｏを含む面が中継路４３ａの終端面Ｓを含むもの（同図（ii-1））、各処理室４４が中継路終端部４７の一部に重なるとともに中継路４３ａの側面４３１に少し重なっているもの（同図（ii-2））、各処理室４４が中継路終端部４７の一部に重なるとともに中継路４３ａの側面４３１に多く重なっているもの（同図（ii-3））などがある。
【００２９】
一部重なった位置の配置例としては、例えば、図５（iii-1）〜（iii-3）に示すように、二つの処理室４４の重なった部分（連通部分）と導入口４６が繋がっているもの（同図（iii-1））、各処理室４４が中継路終端部４７の一部に重なるとともに中継路４３ａの側面４３１に少し重なっているもの（同図（iii-2））、各処理室４４が中継路終端部４７の一部に重なるとともに中継路４３ａの側面４３１に多く重なっているもの（同図（iii-3））などがある。
【００３０】
なお、図３（i-1）〜（i-3），図４（ii-2），（ii-3），図５（iii-2），（iii-3）に示す配置例においては、中継路終端部４７が終端面Ｓとして存在する。これに対し、図４（ii-1）及び図５（iii-1）に示す配置例においては、中継路終端部４７が終端面Ｓとしては存在しない。
これら図４（ii-1）及び図５（iii-1）に示す配置例の場合、中継路終端部４７（又は終端面Ｓ）は、中継路４３ａの上面におけるマイクロ波の伝搬方向の終端と下面におけるマイクロ波の伝搬方向の終端とを含む部分（又は含む面）とすることができる。あるいは、二つの処理室４４にそれぞれ形成された矩形の導入口４６の四辺のうち、それら二つの導入口４６が接する辺を含む部分（又は含む面）とすることができる。
【００３１】
また、図３（i-1）〜（i-3）、図４（ii-1）〜（ii-3）、図５（iii-1）〜（iii-3）に示す配置例は、二つの処理室４４及びこの処理室４４に形成された導入口４６が、いずれも同一形状で形成されるとともに、導波管３０の径方向断面の中心を通る垂直面Ｔを対称面としてそれぞれ配置されている。
このような配置にすれば、マイクロ波を均等に各処理室４４へ送り込むことができる。特に、図４（ii-1），（ii-3）及び図５（iii-1），（iii-3）に示す配置例のように、導入口４６の開口面積が広い方が、マイクロ波エネルギーのロスが少なく、より均等にマイクロ波を分割供給できる。
【００３２】
第一処理室４４−１と第二処理室４４−２の接触部分又は重なり部分については、図６（iv-1）〜（iv-3），（v-1）〜（v-3）に示すように形成することができる。
例えば、同図（iv-1）に示すように、第一の処理室４４−１と第二の処理室４４−２が接触している場合に、それらの間が上方から見て連通しないように形成できる。
また、同図（iv-2）に示すように、第一の処理室４４−１と第二の処理室４４−２が接した部分及びその近傍を連通させることができる。
さらに、同図（iv-3）に示すように、第一の処理室４４−１と第二の処理室４４−２との連通部分に仕切板４８（後述）を挿入することができる。
【００３３】
また、同図（v-2）に示すように、第一の処理室４４−１と第二の処理室４４−２とが重なっている場合に、その重なった部分（及びその近傍）を連通させることができる。
また、同図（v-3）に示すように、その連通部分に仕切板４８を挿入することができる。
なお、同図（v-1）は、第一の処理室４４−１と第二の処理室４４−２とが重なっている様子を示す図であり、実際に形成した場合には同図（v-2）に示す構造と同様の構造となる。
【００３４】
仕切板４８は、第一処理室４４−１と第二処理室４４−２との連通部分に設けられる板状部材である。
この仕切板４８は、マイクロ波が透過しない材料、例えば、非磁性金属などで形成されている。
これにより、第一処理室４４−１と第二処理室４４−２との間でマイクロ波の行き来がなくなって、各処理室４４のそれぞれで安定したプラズマを発生させることができる。
【００３５】
また、仕切板４８は、図７に示すように、板部材４８１に多数の孔４８２が穿設された形状とすることができる。これにより、孔４８２を介して第一処理室４４−１と第二処理室４４−２との間で空気を流通させることができる。
しかも、第二処理室４４−２に接続された真空ポンプ５０を用いて第二処理室４４−２の内部の空気を吸引すると、第一処理室４４−１の空気も、仕切板４８の孔４８２を介して吸引することができる。
このことから、真空ポンプ５０は、第一処理室４４−１又は第二処理室４４−２のいずれか一方にのみ接続しておくことで、第一処理室４４−１及び第二処理室４４−２の両方の空気を吸引できる。これにより、処理室４４ごとに真空ポンプ５０や排気管５１を備える必要がなくなるので、設備コストを抑えることができる。
【００３６】
なお、真空隔壁４５を中継路４３ａの内部の受入口４２の近傍に設けることで、第一処理室４４−１と第二処理室４４−２は、中継路４３ａを介して連通する。ここで、真空ポンプ５０を用いて第二処理室４４−２から空気を吸引すると、第一処理室４４−１の空気も、中継路４３ａを介して吸引される。この構成によっても、真空ポンプ５０や排気管５１を処理室４４ごとに備える必要がなくなることから、設備コストを抑えることができる。
【００３７】
また、仕切板４８をパンチングメタルなどで形成した場合、孔４８２の径は、マイクロ波の透過を抑止する大きさとする必要がある。この場合、孔４８２の径は、マイクロ波の波長の１／２０以下とすることが好ましい。具体的には、例えば、マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合には、マイクロ波の波長が約１２０ｍｍであり、孔４８２の径は、約６ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００３８】
次に、処理室の内部で発生する電界強度分布について、図８、図９を参照して説明する。
図８は、本実施形態のマイクロ波処理器４０ａに形成された二つの処理室４４における電界強度を示す分布図である。図９は、処理室を一つ備えた場合の処理室内の電界強度を示す分布図である。
【００３９】
処理室４４を一つ備えた場合、半同軸型共振系となり、ガスノズル上に電界が集中し、図９に示すような電界強度分布となる。このようにガスノズル上に高さ方向でも均等な強電界部分が発生することにより、容器全体に安定したプラズマ発光が可能となる。図８の処理室４４を二つ備えた場合の各処理室４４ごとの電界強度分布は、処理室４４を一つ備えた場合の処理室４４内の電界強度分布とほぼ同じであり、二つの容器全体に安定したプラズマ同時発光が可能となる。
これにより、図１に示す構造を有する本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１ａにおいても、マイクロ波を安定して供給することができ、容器の表面に良質の薄膜を形成できる。
【００４０】
［マイクロ波プラズマ処理方法］
次に、マイクロ波プラズマ処理装置の操作手順（マイクロ波プラズマ処理方法）について説明する。
準備段階として、複数の処理室４４のそれぞれに、処理対象物である容器を収納（セット）する。例えば、容器がペットボトルの場合、このペットボトルの口部が下になるように倒立させて収納する。
次いで、筐体４１の上面に蓋部（図示せず）を乗せて、処理室４４を密封状態にする。
続いて、真空ポンプ５０を動作させて、各処理室４４の内部を減圧状態にする。
減圧状態になると、容器の内部に位置するガスノズル（図示せず）から処理用ガスを供給する。
【００４１】
所定量の処理用ガスが供給されると、次に、成膜段階として、マイクロ波電源１０からマイクロ波発振器２０へ電力を供給する。
マイクロ波発振器２０は、マイクロ波電源１０から受けた電力によりマイクロ波を生成して出力する。
導波管３０ａは、マイクロ波発振器２０から出力されたマイクロ波をマイクロ波処理器４０ａへ送る。
マイクロ波処理器４０ａは、受入口４２にて導波管３０ａからマイクロ波を受け入れる。
【００４２】
中継路４３ａは、そのマイクロ波を、第一処理室４４−１へ向かう方向と第二処理室４４−２へ向かう方向とに分けて伝搬する。
各処理室４４に導入されたマイクロ波は、処理用ガスを高エネルギー状態にし、プラズマ状態にする。プラズマ化された処理用ガスは、容器の内面に作用し堆積することにより被覆膜を形成する。
【００４３】
［実施例］
次に、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置を用いた実施例について、図１０、図１１を参照して説明する。
図１０は、膜厚分布の測定結果を示す折れ線グラフである。図１１は、酸素バリア性能の測定結果を示す棒グラフである。
【００４４】
（膜厚分布測定）
図１に示すマイクロ波プラズマ処理装置１ａを用意し、５００ｍｌのペットボトルを処理対象として、成膜処理を行った。
成膜処理は、次の手順で行った。
第一処理室４４−１と第二処理室４４−２の両方にペットボトルをセットした後、それらペットボトルの内外を真空排気し、蒸着時に必要な反応性ガス（酸素３０ｓｃｃｍ、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）３ｓｃｃｍ）を導入し、所定の圧力（ボトル内真空度８Ｐａ以下、処理室内（ボトル外）真空度約３０００Ｐａ）となったところで、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導入し、６秒間のプラズマ蒸着を行なった。
【００４５】
蒸着完了後、形成された薄膜の膜厚を測定した。
測定は、ペットボトルの底面からの高さ１５ｍｍ，４５ｍｍ，７５ｍｍ，１０５ｍｍ，１３５ｍｍ，１５６ｍｍのところを切り出し、各測定部位の膜中Ｓｉ量を、株式会社リガク製の蛍光Ｘ線装置を用いて測定し、検量線から膜厚に換算することにより、膜厚分布を測定した。
その結果、図１０に示すように、どの高さにおいても、膜厚が４ｎｍ〜９ｎｍの範囲内であった。つまり、どの高さにおいても、十分な厚さの薄膜が得られた。
また、第一処理室４４−１で形成した薄膜と、第二処理室４４−２で形成した薄膜では、膜厚の差異はほとんど見られなかった。
【００４６】
（酸素バリア性能測定）
図１に示すマイクロ波プラズマ処理装置１ａを用いて、ペットボトルを処理対象として、成膜処理を行った。成膜処理は、上述した膜厚分布測定における成膜処理と同様である。ただし、ここでは、処理室毎のバリア性能を確認するために、成膜処理を２回行った。１回目の処理では、第一処理室４４−１と第二処理室４４−２にペットボトルをそれぞれ倒立状態で載置し、これら二本のペットボトル（容器１１、２１）に対して成膜処理を行った。また、２回目の処理では、第一処理室４４−１と第二処理室４４−２にペットボトルをそれぞれ倒立状態で載置し、これら二本のペットボトル（容器１２、２２）に対して成膜処理を行った。
成膜処理の完了後、ＭＯＣＯＮ社製の酸素バリア性試験機ＯＸ−ＴＲＡＮ（３７℃）を用いて、ペットボトルの酸素透過量を測定した。測定対象は、成膜処理を行なった四本のペットボトル（容器１１、１２、２１、２２）と、成膜処理を行っていない一本のペットボトルの計五本に対して行なった。
【００４７】
その結果、図１１に示すように、容器１１、１２、２１、２２の酸素透過量のいずれもが、未蒸着のペットボトルにおける酸素透過量（同図の「未蒸着」）に比べて非常に低い値を示した。つまり、この測定結果から、第一処理室４４−１と第二処理室４４−２のいずれにおいても、高いバリア性を示す良質の薄膜が形成されたことがわかった。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置によれば、直管の導波管が使用可能なことから、分岐導波管を用いた場合に比べて設備サイズを小さくできる。
また、処理室ごとに導波管やマイクロ波発振器などを備えなくてもよいことから、マイクロ波供給系の部品数を少なくでき、設備コストを抑えることができる。
【００４９】
さらに、導波管に分岐部分がないことから、マイクロ波のエネルギーロスを少なくすることができる。
しかも、処理室を複数設けたことから、複数の容器に対して同時に所定の処理を行うことができる。特に、所定の処理が成膜処理の場合、処理室が一つの場合と同じように、良質な薄膜を形成することができる。
【００５０】
［第二実施形態］
次に、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の第二の実施形態について、図１２を参照して説明する。
同図は、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す要部截断上面図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、導波管及び中継路の構造が相違する。すなわち、第一実施形態では、導波管の終端が筐体側面の受入口に接合し、受入口から導入口までを中継路とする構造となっていたのに対し、本実施形態では、導波管が筐体の内部にまで進入し、導波管の終端がその筐体内で中継路又は導入口と接続している。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図１２において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５１】
図１２に示すように、マイクロ波プラズマ処理装置１ｂは、マイクロ波電源１０と、マイクロ波発振器２０と、導波管３０ｂと、マイクロ波処理器４０ｂと、真空ポンプ５０とを備えている。
ここで、導波管３０ｂは、マイクロ波発振器２０から出力されたマイクロ波をマイクロ波処理器４０ｂへ伝搬する。
この導波管３０ｂは、一部がマイクロ波処理器４０ｂの内部に挿入されており、この挿入先で中継路４３ｂと接続している。
また、導波管３０ｂは、図１２に示すように、終端部が処理室４４の導入口４６に接するところまで挿入されている。なお、導波管３０ｂは、終端部が導入口４６に接するところまで挿入することに限るものではなく、導入口４６の手前まで挿入するようにしてもよい。
【００５２】
この導波管３０ｂの内部には、真空隔壁３３が設けられている。
真空隔壁３３は、第一実施形態の真空隔壁４５と同様、導波管３０ｂと処理室４４との差圧に耐えられる機械特性を有し、且つマイクロ波エネルギー損失の少ない低誘電材料で形成することが好ましい。
この真空隔壁３３は、導波管３０ｂの内部であって、導入口４６から離間した位置に設けられている。このため、第一処理室４４−１と第二処理室４４−２は、導波管３０ｂ（真空隔壁３３から二つの導入口４６までの間の空間）で連通している。
【００５３】
マイクロ波処理器４０ｂは、同図に示すように、中継路４３ｂと、複数（本実施形態においては、二つ）の処理室（コーティング室）４４（４４−１，４４−２）を有している。
中継路４３ｂは、導波管３０ｂからのマイクロ波を処理室４４へ伝搬する経路である。この中継路４３ｂの内部では、導波管３０ｂからのマイクロ波が、各処理室４４へ分かれて伝搬する。
【００５４】
各処理室４４には、導波管３０ｂ及び中継路４３ｂから送られてきたマイクロ波を受け入れるための導入口（マイクロ波導入口）４６が設けられている。
第一処理室４４−１の導入口（第一導入口）４６−１と、第二処理室４４−２の導入口（第二導入口）４６−２は、中継路４３ｂにおけるマイクロ波の伝搬方向の終端部４７にそれぞれ配設されている。
【００５５】
これら処理室４４及び導入口４６の配置例は、図３（i-1）〜（i-3）、図４（ii-1）〜（ii-3）、図５（iii-1）〜（iii-3）に示す例と同様である。
また、第一処理室４４−１と第二処理室４４−２の接触部分又は重なり部分については、図６（iv-1）〜（iv-3），（v-1）〜（v-3）に示すように形成することができる。
さらに、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理方法は、第一実施形態のマイクロ波プラズマ処理方法と同様である。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置によれば、導波管がマイクロ波処理器の内部にまで進入することから、第一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置におけるマイクロ波処理器の受入口でマイクロ波が漏洩することがなくなる。
また、導波管が分岐部分の無い直管型であることから、マイクロ波のエネルギーロスを抑えるとともに、設備サイズを小さくできる。
さらに、処理室を複数設けたことから、複数の処理対象物に対して同時に成膜等の所定の処理を行うことができる。
【００５７】
［第三実施形態］
次に、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の第三の実施形態について、図１３を参照して説明する。
同図は、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の構成を示す要部截断上面図である。
本実施形態は、第一実施形態と比較して、マイクロ波処理器の構造が相違する。すなわち、第一実施形態では、一つの肉厚の筐体に二つの処理室が形成されているとともに、これら処理室と受入口との間に中継路を有する構造としたのに対し、本実施形態では、第一実施形態のような筐体や中継路などがなく、導波管が処理室に直接接続されている。他の構成要素は第一実施形態と同様である。
したがって、図１３において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
図１３に示すように、マイクロ波プラズマ処理装置１ｃは、マイクロ波電源１０と、マイクロ波発振器２０と、導波管３０ｃと、マイクロ波処理器４０ｃと、真空ポンプ５０とを備えている。
ここで、導波管３０ｃは、マイクロ波発振器２０から出力されたマイクロ波をマイクロ波処理器４０ｃへ伝搬する。ただし、本実施形態の導波管３０ｃは、処理室４４の導入口４６に直結している。この点で、マイクロ波処理器４０ａの受入口４２に接続している第一実施形態の導波管３０ａと相違する。
なお、導波管３０ｃは、直管型である点、分岐部分や曲がり部分がない点、断面が矩形又は円形である点で、第一実施形態の導波管３０ａと近似している。
【００５９】
また、導波管３０ｃの内部には、真空隔壁３３が設けられている。
真空隔壁３３は、第一実施形態の真空隔壁４５と同様、導波管３０ｃと処理室４４との差圧に耐えられる機械特性を有し、且つマイクロ波エネルギー損失の少ない低誘電材料で形成することが好ましい。
この真空隔壁３３は、導波管３０ｃの内部であって、導入口４６から離間した位置に設けられている。このため、第一処理室４４−１と第二処理室４４−２は、導波管３０ｃ（真空隔壁３３から二つの導入口４６までの間の空間）で連通している。
【００６０】
マイクロ波処理器４０ｃは、図１３に示すように、複数（本実施形態においては、二つ）の処理室（コーティング室）４４（４４−１，４４−２）を有している。
処理室４４は、導波管３０ｃから送られてきたマイクロ波を用いて、所定の処理を行うための空間である。
この処理室４４は、外壁４９で覆われている。
外壁４９は、全体が円筒形状に形成されており、中空部分が処理室４４を構成している。
なお、第一処理室４４−１の外壁を第一外壁４９−１、第二処理室４４−２の外壁を第二外壁４９−２とする。
【００６１】
各処理室４４には、導波管３０ｃから送られてきたマイクロ波を受け入れるための導入口（マイクロ波導入口）４６が設けられている。
第一処理室４４−１の導入口（第一導入口）４６−１と、第二処理室４４−２の導入口（第二導入口）４６−２は、導波管３０ｃの終端部にそれぞれ配設されている。
【００６２】
これら処理室４４及び導入口４６の配置例は、図３（i-1）〜（i-3）、図４（ii-1）〜（ii-3）、図５（iii-1）〜（iii-3）に示す例と同様である。ただし、図３〜図５の中継路４３は、本実施形態では省略され、導波管３０ｃが直接処理室４４に接続されている。
また、第一処理室４４−１と第二処理室４４−２の接触部分又は重なり部分については、図６（iv-1）〜（iv-3），（v-1）〜（v-3）に示すように形成することができる。
さらに、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理方法は、第一実施形態のマイクロ波プラズマ処理方法と同様である。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置によれば、導波管が複数の処理室に直結した構造であっても、それら処理室にマイクロ波を供給して所定の処理を同時に行うことができる。
また、分岐導波管ではなく直管導波管を使用できることから、設備サイズの小型化や設備コストの低廉化を実現できる。
【００６４】
以上、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した各実施形態では、処理室を二つ備えた構成を示したが、処理室は二つに限定されるものではなく、三つ以上備えることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、マイクロ波を用いてプラズマを発生させる装置の構造に関する発明であるため、マイクロ波やプラズマを扱う装置や機器に利用可能である。【００６６】
上記に本発明の実施形態及び／又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び／又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
この明細書に記載の文献の内容を全てここに援用する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図８】
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【図９】
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